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基于垂直與水平散熱模式LED光電熱特性研究(二)

作者: 時間:2013-05-25 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
三、封裝試驗測試對比

 ?。ㄒ唬?、兩種不同散熱結(jié)構(gòu)LED的封裝

  為了保證可對比性,采用相同的物料(相同的芯片、固晶膠、金線、硅膠、螢光粉)分別對3528 LED及3014LED進行封裝,制作色溫、色坐標相近的LED燈珠,以便更好的進行亮度、光衰及色坐標等光學(xué)特性的比較分析。

 ?。ǘ⒊跏紖?shù)測試對比

  隨機選取3014LED和3528LED各20個,其光通量和色溫如圖9、圖10所示,橫坐標表示LED個數(shù),縱坐標表示光通量和相關(guān)色溫CCT。

  基于垂直與水平散熱模式LED光電熱特性研究(二)

  圖9. 光通量比較圖

  基于垂直與水平散熱模式LED光電熱特性研究(二)

  圖10. 色溫比較圖

  初始參數(shù)測試結(jié)果表明,在20mA電流驅(qū)動下,3014LED的光通量比3528高,且其CCT集中度比3528LED好。另3014一般在30mA電流下驅(qū)動使用,其光通量達到10~11Lm;如上節(jié)熱模擬顯示,3528LED散熱效果遠不如3014LED,故其在大電流驅(qū)動下,光通量必定會嚴重受到過高熱量的影響。因此相比散熱LED,散熱LED具有不可比擬的優(yōu)勢。

  (三)、光衰試驗對比分析

  隨機抽取3528LED和3014LED各30pcs,按驅(qū)動電流20mA、25mA、30mA各分為三組進行1008H的光衰實驗,以比較分析兩種不同LED的光衰和色坐標漂移程度,從而研究散熱對其光色特性的影響。

  基于垂直與水平散熱模式LED光電熱特性研究(二)

  圖11. LED光衰圖

  從光衰圖曲線可以明顯看出,在1008H的老化過程中,散熱LED在20mA驅(qū)動時,其亮度并未隨時間衰減;但是在25mA 及30mA 驅(qū)動時,特別是30 mA,其亮度有明顯的衰減。這表明過高的熱量對亮度產(chǎn)生了很大的影響。相比散熱LED,散熱LED的優(yōu)勢及穩(wěn)定性顯而易見。不管在大電流或小電流驅(qū)動,散熱LED經(jīng)過1008H老化,亮度反而增高,并未有衰減趨勢。

  此外,水平散熱LED的光衰隨驅(qū)動電流加大而升高加快,這表明隨著加大驅(qū)動電流,芯片產(chǎn)生更多的熱量,水平散熱LED未能把過多的熱量散去,從而使亮度受到的更大的影響。相反,垂直散熱LED的亮度隨驅(qū)動電流的加大而升高更多,電流越大,亮度增加的越多,光衰越慢。這表明電流越大,雖然產(chǎn)熱更多,但垂直散熱LED的散熱優(yōu)勢更加彰顯,從而降低了芯片在加大電流帶來更高熱量的影響。光衰圖明顯的顯示了兩種不同的散熱效果的優(yōu)劣。

  亮度衰減主要原因為芯片老化,而過高的熱量又是芯片老化的首要原因。與水平散熱LED相比,垂直散熱LED能將芯片產(chǎn)生的熱量迅速散去,有效地將芯片性能衰減降至最低,從而保證了亮度的可靠性。

  基于垂直與水平散熱模式LED光電熱特性研究(二)

  圖12. CIE-x漂移圖

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  圖13. CIE-y漂移圖

  圖12和圖13分別表示了兩種LED的色坐標CIE-x、CIE-y平均值隨時間的變化。整體來看,垂直散熱LED的色坐標明顯較水平散熱LED穩(wěn)定,漂移較小。在30mA驅(qū)動下,垂直散熱模式LED色坐標CIE-x、CIE-y的平均值分別漂移-0.0027、-0.0033,而水平散熱模式LED色坐標CIE-x、CIE-y的平均值分別漂移-0.0210、-0.0246,兩者差距非常明顯。色坐標漂移主要因素是螢光粉性能老化,而過高的熱量又是導(dǎo)致螢光粉性能老化的首要原因。從而可以看出,垂直散熱模式LED可以將芯片產(chǎn)生的熱能迅速帶出,有效使得螢光粉的性能衰減至最低,從而保證LED燈珠的光色性能穩(wěn)定可靠。
結(jié)論

  本文從結(jié)構(gòu)、光電參數(shù)、熱學(xué)特性、光衰及成本等方面對垂直散熱和水平散熱LED進行了研究分析對比,結(jié)果表明垂直散熱模式LED的光電熱特性均遠遠優(yōu)于水平散熱模式LED。垂直散熱模式優(yōu)異的散熱特性,能將芯片產(chǎn)生的熱量及時導(dǎo)出,從而將芯片和螢光粉的性能衰減至最低,使得LED亮度高、散熱快、光衰小及光色漂移小,在保證燈珠的性能穩(wěn)定的同時,也提高了照明燈具整體光色一致及性能可靠穩(wěn)定性,從而成為中小功率LED照明應(yīng)用光源的發(fā)展趨勢。

  參考文獻

  [1] dr EICHHORN K.LEDs in automotive lighting[J]. SPIE, 2006, 6134:1-6.

  [2] Arik M, BecKer C, Weaver S, et al. Thermal management of LEDs: package to system[C]. Proc.of SPIE, 2004, 5187:64-75.

  深圳市九洲光電科技有限公司,深圳光明新區(qū)九洲工業(yè)園,518000

  深圳大學(xué)光電子學(xué)研究所,封裝實驗室,深圳南山,518000

  作者:劉沛,郭倫春,夏鼎智,羅強



關(guān)鍵詞: 垂直 水平 散熱模式 LED光電

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